风电电能质量检测方案

C相电压 气压 B相电压
C相电流 B相电流
A相电压
– 测试结束后，对测试结果进行 测试结束后， 评估，给出评估报告。 评估，给出评估报告。
系统构成
风电电能质量检测系统由三层结构构成
– 风机测试台
• 检测实验室的测试平台
– 虚拟电网 – （风速模拟） – 相角的控制电路
• 风场现场的测试平台(车载)
– 测试用虚拟电网系统 – 风速、气压、温度传感器 – 电气控制电路
– 数据采集设备和功率分析设备 数据采集设备和功率分析设备 设备和
• 功率计WT3000负责采集闪变、谐波、功率、电流、电压等数据。 • 录波仪DL850负责采集三相电流、三相电压波形数据。 • MX100负责采集现场的温度、风速、气压、湿度等数据。
服务器 客户端1 客户端2 Ethernet
– 谐波、间谐波、高频谐波的数据 谐波、间谐波、 存储在服务器上， 存储在服务器上，并实时运算统 计值。 计值。 – 在客户端实时查看谐波、间谐波 在客户端实时查看谐波、 高频谐波趋势图。 、高频谐波趋势图。 – 在客户端实时查看谐波、间谐波 在客户端实时查看谐波、 、高频谐波的统计结果及其柱状 图。 – 测试结束后，对测试结果进行评 测试结束后， 给出评估报告。 估，给出评估报告。
测试项目 - 闪变
测试方法(In>75A)
–测量过程 测量过程
• 通过虚拟电网对闪变系数进行测量。测量原理如下图，使用 DL850采样电压、电流瞬时值。用虚拟电阻、虚拟电抗、电压 /电流采样值计算闪变值和闪变系数 。
Copyright © Yokogawa Electric Corporation Jul, 2011
• 谐波（SubGroup值）计算方法。
• 间谐波计算方法。
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谐波、间谐波、 测试项目 - 谐波、间谐波、高频谐波
测量原理
– 高频谐波
• 对DL850采集后的电压和电流数据进行FFT运算。 • 从FFT数据中抽取从2kHz到9kHz的部分，共700个数据点，按照 IEC61400-4-7的计算方法进行计算。 • 每 200Hz(20个数据点)为一组，共算出35组高频谐波值。
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WT3000 DL850 C相电压 C相电流 C相电压 B相电压 B相电压 A相电压 B相电流 A相电流 A相电压 A相电流 B相电流 C相电流
风机测试台
测试项目 - 闪变 记录项目
– 连续运行模式
• 电压下降发生前瞬间到电压下降效果消失的整个过程要记录。 • 对于每个工频周期（50Hz或60Hz），以基波正序量记录。 • 分别记录风力发电机运行在以下状态的情况(Pn为额定功率)
– 0 .1和0 .3 Pn之间 – 0.9Pn以上
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风机测试台
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测试项目 -低电压穿越 低电压穿越
运算和分析
– 按照IEC61400-21的标准要求运算出电压、有功功率、无功功率、有功电流、无功电流(单周 按照IEC61400-21的标准要求运算出电压、有功功率、无功功率、有功电流、无功电流( IEC61400 的标准要求运算出电压 期的基波正序) 期的基波正序) – 可对比观测运算前后的波形 – 可进行时间范围和电压幅度的标注 – 可生成报告
• 闪变系数 — 闪变系数的计算周期是10分钟。
– 切换运行模式
• 测试时间 • 虚拟电网上风机产生的闪变系数
– WT3000设定为闪变模式，通过WT3000进行闪变系数的测量，闪变系数的计算周期 与测试时间相同。
• 在切换运行过程中，虚拟电网相对中性点的最大和最小均方根电压差（有效 电压）。
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测试项目 - 闪变
测量原理
– 框图 ：对输入的模拟电压信号进行A/D变换，得到电压的数字 框图1：对输入的模拟电压信号进行 变换， 变换 信号。 信号。 – 框图 ：对信号进行平方运算。 框图2：对信号进行平方运算。 – 框图 ：通过高通和低通滤波器，解调出反映电压波动的调幅值 框图3：通过高通和低通滤波器， 通过视感度加权滤波器，模拟人眼的频率选择特性。 。通过视感度加权滤波器，模拟人眼的频率选择特性。 – 框图 ：平方运算，模拟人脑神经对视觉反映的非线性过程。平 框图4：平方运算，模拟人脑神经对视觉反映的非线性过程。 滑平均，一阶低通滤波时间常数0.3s，模拟人脑的记忆效应。 滑平均，一阶低通滤波时间常数 ，模拟人脑的记忆效应。 – 框图 ：对框图 输出的瞬时闪变值统计分析，得出闪变严重度 框图5：对框图4输出的瞬时闪变值统计分析 输出的瞬时闪变值统计分析， 评估结果。 评估结果。
• • • • • 测试3相电流的谐波，间谐波，高频谐波 每相电流至少做3次 要使用50Hz的10周期系统或60Hz的12周期系统 每200ms生成一组谐波，间谐波和高频成分（0.1s区间）数据 10分钟内共3000组谐波数据
– 在每个10分钟时序下，计算每个频率波段的10分钟均值，然后得 在每个10分钟时序下，计算每个频率波段的10分钟均值， 10分钟时序下 10分钟均值 出每个功率区间的各波段最大平均值。 出每个功率区间的各波段最大平均值。
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测试项目 - 闪变 测试系统方案
– DL850、WT3000负责测量短时 DL850、WT3000负责测量短时 间闪变Pst和瞬时闪变值Pinst 间闪变Pst和瞬时闪变值Pinst Pst和瞬时闪变值 。
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测试项目 – 低电压穿越
测试方法
– 测试可用如图所描绘的装置进行。图中模拟单相为例，通过开关 测试可用如图所描绘的装置进行。图中模拟单相为例， S的合上操作连接电阻抗 ，产生电压跌落。 的合上操作连接电阻抗Z2，产生电压跌落。 的合上操作连接电阻抗
– 三相电压的跌落是由三相电路的短路模拟器产生。 三相电压的跌落是由三相电路的短路模拟器产生。 – 短路模拟器通过阻抗将三相或其中两相与大地连接产生电压跌落 短路模拟器通过阻抗将三相或其中两相与大地连接 大地连接产生电压跌落 相电压跌落）。 （相电压跌落）。 – 短路模拟器也可以通过阻抗直接将三相或两相连接在一起，进而 短路模拟器也可以通过阻抗直接将三相或两相连接在一起， 三相或两相连接在一起 产生电压跌落（线电压跌落）。 产生电压跌落（线电压跌落）。
服务器 客户端1 客户端2 Ethernet
– MX100负责测量风速、风向。 MX100负责测量风速 风向。 负责测量风速、
– 测量数据由服务器统一管理， 测量数据由服务器统一管理， 然后进行统计分析。 然后进行统计分析。
MX100 WT3000 温度 风速
– 在客户端可以查看测试过程曲 线和统计结果。 线和统计结果。
– 分析监控计算机 分析监控计算机
• 系统把数据采集设备和功率分析设备采集的数据保存在TingMSP数据服务器上，并在服 务器上按照IEC标准对采集的数据进行统计分析。 • 通过专用的TingMSP客户端软件访问服务器上的数据，可以实时分析闪变，谐波、有功 功率曲线，无功功率曲线，功率特性曲线等。还可以把测试结果生成统一的报告。 • 可以使用Xviewer软件模块分析故障穿越曲线。
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Βιβλιοθήκη Baidu
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测试项目 -低电压穿越 低电压穿越 记录项目
– 记录风力发电机输出端的有功功率、无功功率、有功电流、无功 记录风力发电机输出端的有功功率 无功功率、有功电流、 有功功率、 电流和电压随时间的变化 的变化。 电流和电压随时间的变化。
电能质量评估
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系统构成
服务器 客户端1 客户端2 Ethernet
MX100 DL850 温度 风速 ... 电流1 电流 电流2 电压2 电压1 气压 电压 WT3000
风机测试台
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目录
风力发电装置的电能质量 —— 测量和评价系统
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目录
系统构成 测试项目
– – – – – 低电压穿越 谐波、间谐波、高频谐波 谐波、间谐波、 闪变 有功功率、 有功功率、无功功率 电网保护、 电网保护、重连时间
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谐波、间谐波、 测试项目 - 谐波、间谐波、高频谐波
记录项目
– 电流谐波需记录2至50次谐波含量和总谐波失真THC 电流谐波需记录2 50次谐波含量和总谐波失真 次谐波含量和总谐波失真THC
– 电流间谐波需记录低于2kHz的间谐波含量 电流间谐波需记录低于2kHz 2kHz的间谐波含量 – 电流高频谐波需记录2kHz到9kHz的高频谐波含量 电流高频谐波需记录2kHz 9kHz的高频谐波含量 2kHz到 – 电压总谐波失真也要记录。 电压总谐波失真也要记录。 – 下图是以电流谐波为例的记录项目。 下图是以电流谐波为例的记录项目。
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谐波、间谐波、 测试项目 - 谐波、间谐波、高频谐波
测试系统方案
– WT3000负责测量谐波和间谐波。 WT3000负责测量谐波和间谐波。 负责测量谐波和间谐波 – DL850负责测量高频谐波。 DL850负责测量高频谐波。 负责测量高频谐波 – 可以同步进行测量，也可以分开 可以同步进行测量， 测量。 测量。
• 对3000组谐波数据进行平均运算 • 对每个波段进行取得3相3次的最大值 • 统计结果记入表格
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谐波、间谐波、 测试项目 - 谐波、间谐波、高频谐波
测量原理
–谐波和间谐波（按照IEC61000-4-7的要求） 谐波和间谐波
C相电流
– 通过500Hz的低通滤波器对 通过500Hz 500Hz的低通滤波器对 高频干扰进行滤波。 高频干扰进行滤波。
A相电压
C相电压 B相电压 B相电流 A相电流
– 使用Xviewer软件把数据传 使用Xviewer Xviewer软件把数据传 输到PC PC上 使用Xviewer Xviewer软 输到PC上，使用Xviewer软 件进行运算和分析。 件进行运算和分析。
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测试项目 -低电压穿越 低电压穿越
测试系统方案
– DL850以100kHz的采样率采 DL850以100kHz的采样率采 集三相电压和三相电流的 原始数据。 原始数据。
Ethernet DL850
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谐波、间谐波、 测试项目 - 谐波、间谐波、高频谐波
测试方法
– 在有功功率分别在0,10,20, … ,100 %的额定功率Pn的区间条件 在有功功率分别在0,10,20, %的额定功率Pn的区间条件 的额定功率Pn 将单次电流谐波成分（电流谐波，间谐波和高频成分） 下，将单次电流谐波成分（电流谐波，间谐波和高频成分）和总 电流谐波失真分别以百分比形式记录。 电流谐波失真分别以百分比形式记录。 – 每个功率区间至少要做3次10分钟时序电流测试。 每个功率区间至少要做3 10分钟时序电流测试 分钟时序电流测试。